某制药厂中药生产废水处理设计.doc

1.概述
1.1设计任务
工程设计是工学学士必备的一项技能，通过该毕业设计，可以系统的培养学生根据具体条件，因地制宜的选择工艺、设计计算、绘图最后书写设计说明书的能力，使学生具备设计工程师的基本素质和基本技能。
该工程设计题目为：《某中药厂废水治理工程初步设计》，其内容包括：
1. 根据原始资料、水质水量，确定处理工艺流程；
2. 对工艺中各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸；
3. 进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计；
4. 完成施工图初步的绘制（包括平面布置图、高程图、及主要构筑物设计施工图）；
5. 编制设计说明书。
6. 对工程投资、运行费用进行简单计算和概括。
1.2 工程基本情况简介
南方某中药厂年生产各种中成药品580多t,其中片剂和丸剂有500余t,胶囊、冲剂和散药70余t,废水主要是植物的根、茎、叶,动物的骨、皮、角等,加工过程中排出废水。一般水量不大,还经常断流,但有机物浓度很高,最高时可达6 000 mg/L。其废水主要来源有以下五部分:(1)前处理车间洗药、泡药废水;(2)提取车间冲洗、煎、煮废水;(3)冲洗车间污水;(4)制剂车间少量糖蜜水;(5)车间部分冷却水。
废水特点:(1)废水CODCr浓度变化大,一般在300-6 000 mg/L之间;(2)废水中因含有一种叫皂甙的成分,因而在曝气池常出现大量泡沫;(3)污水中泥砂和药渣较多,还含有漂浮物;(4)药材中有毒物质在加工过程中被制成粉剂,不排入水中,因此废水中无毒。
根据厂方提供的资料，该厂日排放废水量为200m3。出水水质经处理后达到《中药类制药工业水污染物排放标准（GB 21906-2008）》标准后排放。
设计水量为200m3/d，设计时考虑1.49的时变系数。污水水质（平均值）见下表。

表1-1 污水水质情况
项目
COD
BOD5
pH
SS
TN
TP
色度
进水
2800mg/L
1200mg/L
4-9
450mg/L
22
15
400倍
注：出水执行《中药类制药工业水污染物排放标准（GB 21906-2008）》排放标准（2008年8月1日后建成新企业标准）：
表1-2 污水排放标准
项目
COD
BOD5
pH
SS
TN
TP
色度
出水
100mg/L
20mg/L
6.0-9.0
50mg/L
20
0.5
50倍
1.3设计要求
出图2张（1号工程图），附设计说明书。构筑物总体布置要求节省用地、布置合理，工艺选择合理、实用，投资和运行费用省。
1.4 设计依据
（1）《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906–2008）
（2）《给排水设计规范》
（3）《实用环境工程设计手册》
（4）《环境工程设计手册》
（5）相关的环境保护法规和技术政策
1.5设计范围
本工程设计范围包括该制药厂中药生产废水处理区内的废水处理工艺、土建工程、管道工程、设备购置等。设计包括：
（1）废水处理工艺流程设计；
（2）废水处理站平面布置图设计；
（3）废水处理站高程图设计；
（4）废水处理站管线图设计；
（5）部分构筑物的设计；
（6）投资估算；
（7）工程经济和环境效益分析。
1.6 设计原则
1、严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后中水水质达到有关标准；
2、采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地接合起来；
3、采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用；
4、平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地；
5、污水处理工艺应尽量操作运行与维护简单方便。
2.处理工艺设计
2.1 工艺流程确定
中药废水
达标排放放
根据处理的废水水量、水质及处理要求，结合工程经验，确定废水处理工艺，工艺流程如图：调节池
气浮池
两相厌氧反应池器
污泥浓缩池
板框压缩机
二沉池
氧化沟

泥饼外运
污泥回流
混凝沉淀池

图2.1 制药厂中药生产废水处理工艺流程
2.2 工艺流程设计说明
中药生产废水进入污水处理段调节池，调节水质水量，在絮凝剂的作用下，去除废水中的悬浮物和胶体物质等污染物，降低后续处理单元的工作负荷。从调节池流出的废水进入气浮池，去除木质素等悬浮物。经泵定量提升到二相厌氧反应器，在厌氧微生物的作用下，将废水中的各种复杂有机物分解转化成小分子有机物，甲烷和二氧化碳等物质，剩余污泥进入污泥浓缩池[3]。该流程的产酸反应器采用厌氧反应器，其污泥的回流比可使产酸反应中保持较高浓度的产酸污泥，以加快悬浮物质或难降解物质的水解酸化，为后续的产甲烷反应创造有利条件。而工程采用的高负荷厌氧反应器(UASB)，在池底甲布水系统与三相分离器之间留有一定空间，以便悬浮悬浮状态的絮状污泥和颗粒污泥在其中生长、积累，具有良好的污泥滞留效果。在厌氧微生物作用下，将废水中大分子有机物降解为小分子有机物、甲烷和CO2等。两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的协同作用，不但使废水的可生化性大大提高，而且去除了大部分子有机物质，降低了废水的浓度。氧化沟作为一种完全混合且不需要初沉池的延时曝气活性污泥法工艺，是一种出水水质好、运行可靠、基建投资费用和运行费用低的污水处理方法。氧化沟不仅满足BOD5和SS的去除，而且氧化沟中还能进行充分的硝化和一定的反硝化作用，有效的去除废水中的氮和磷。将氧化沟处理排出的废水中加入微量絮凝剂，使废水中的悬浮物在絮凝剂的作用下经斜管填料进行沉淀。由于中药提取的废水中含有较高浓度的磷酸盐，除在预处理阶段利用钙盐沉淀，以及后续生化系统除去部分的磷酸盐以外，仍需在氧化沟处理完成后进行加药混凝处理，以保证磷处理效果达标。厌氧反应器、氧化沟、二沉池及混凝沉淀池中的剩余污泥通过污泥泵进入浓缩池，加入絮凝剂后，经板框压缩机脱水后运走。
2.3各单元预期处理效果
物料衡算（拟定废水量298m3/d）
① 废水经过调节池。调节池的主要作用是调节水质水量，水量没有发生很大的变化，仍然为298m3/d。
② 从调节池流出的废水进入气浮池，去除木质素等悬浮物。
③ 从气浮池流出的废水经过两相厌氧反应器反应器，由于厌氧部分产生污泥量与废水量比起来非常小，可以忽略不计，进入氧化沟的废水水量基本不变，依旧为298m3/d。
④ 氧化沟系统中的水量衡算应包括整个反应器里的进出水量，反应池中的污泥产量以及污泥回流，但是污泥回流是一个内循环系统，对于整个氧化沟系统，变化不大。
⑤ 废水经过混凝沉淀池，主要是除去上述工艺未能完全去除的含磷污染物，所产生的污泥量与废水量相比非常小，可以忽略不计，水量依旧为298m3/d。
⑥ 污泥处理系统中携带有水，但这部分水在脱水后又被送回调节池，因此水量损失也不大 。
所以，整个过程水量基本恒定不变。
各主要构筑物对BOD5、COD、NH3-N、SS、TP、pH、色度的预期处理效果见表2.1。

表2.1 各主要构筑物预期去除效果
处理单元
项目
BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
pH
色度
SS
(mg/L)
调节池
进水
1200
2800
22
15
4.0-9.0
400
450
去除率
2%
2%

0
-
5%
55%
气浮池
进水
1176
2744
22
15
4.0-9.0
380
202.5
去除率
50%
50%
0
0
-
5%
70%
厌氧池
进水
588
1372
22
15
4.0-9.0
361
60.75
去除率
20%
60%
25%
15%
-
30%
5%
UASB池
进水
470.4
548.8
16.5
12.75
5.0-6.0
252.7
57.7
去除率
85%
80%
18%
15%
-
41%
10%
氧化沟
进水
70.56
109.76
13.53
10.84
4.5-5.5
149.1
52
去除率
96%
85%
70%
48.2%
-
45%
25%
二沉池
进水
2.8
16.5
4.06
5.62
5.0-6.0
82
39
去除率
11%
15%
6%
10%
-
40%
20%
混凝沉淀池
进水
2.5
14
3.8
5.058
5.0-6.0
49.2
31.2
去除率
15%
17%
3%
93%
-
35%
80%
预计效果
2.125
11.62
3.686
0.35
6.0-9.0
31.98
6.24
总去除率
99.8%
99.6%
83.2%
97.7%
100%
92.0%
98.6%
排放标准
20
100
20
0.5
100%
50
50

3.工艺单元设计

3.1调节池
3.1.1设计说明
中药材废水污染主要变现为高浓度有机废水的污染，对于中药制药工业，由于药物生产过程中不同药物品种和生产工艺不同，所产生的废水水质及水量有很大的差别，而且由于产品更换周期短，随着产品的更换，废水水质、水量经常波动，极不稳定。中药废水的另一个特点是有机污染物浓度高，悬浮物，尤其是木质素等比重较轻、难于沉淀的有机物含量高，色度较高，废水的可生化性较好，多为间歇排放，污水成分复杂，水质水量变化较大。综上中药废水特点，需设调节池。调节池的作用是集水缓冲、均匀调节兼水解酸化、中和水质。在絮凝剂的作用下，去除废水中的悬浮物和胶体物质等污染物，降低后续处理单元的工作负荷。
3.1.2设计计算
3.1.2.1设计参数
设计流量Q=200m3/d, 设计时考虑1.49的时变系数, 该厂最大排水量Qmax=200m3/d1.49=298m3/d
水力停留时间t取3h
该厂最大排水量Qmax取298m3/d,即为12.42m3/h
有效水深取H=2.5m
3.1.2.2计算
调节池有效容积为：
V容积=Qmaxt=12.42×3=37.3m3
H=2.5m，超高0.5m，则池面积：
A=V/H=37.3÷2.5=15m2
取池长L=5.0m,则池宽B=3.0m
即调节池的实际尺寸为：L·B·H=5.0m×3.0m×（2.5+0.5）m
附属设施:
选用二台潜水排污泵（一用一备），型号为WQ27-15-2.2，参数如下表：
泵
流量
m3/h
扬程m
转速r/min
电机功率kW
效率﹪
排出口径
mm
WQ27-15-2.2

27
15
2900
2.2
70
240
3.2气浮池
气浮池有平流式和竖流式，其中平流式的应用最广，废水从池下部进入气浮接触区，保证气泡与废水有一定的接触时间，废水经隔板进入气浮分离室进行分离后，从池底集水管排出，气浮池的作用是去除木质素等悬浮物。
而加压溶气气浮法是以微小气泡为载体，粘附水中的杂质颗粒，颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分分离去除的方法。能有效的去除中药废水中木质素等比重较小，极难重力沉降的悬浮物。
优点：池子浅，造价低，构造简单，管理方便。
缺点：分离室容积利用率不高。
因为该设计中的中药厂废水中泥砂和药渣较多,还含有漂浮物，所以需要气浮池将其除去。该设计中采用平流式加压溶气气浮法。
3.2.1 气浮池的计算
3.2.1.1 参数选择
COD：2800mg/L BOD5：1200 mg/L
SS: 450 mg/L 去除率：50%
水量：8.33m3/h 加药量(聚合铝)：100 mg/L
反应池HTR：6min BOD5：1200 mg/L
池数：1座 回流比：50%
水温：20℃ 接触室HRT：3 min
分离室HRT：20min
3.2.1.2 计算
（1）反应池
设一座气浮池，停留时间t=6min，则有效=容积W===0.833m3
取反应池有效水深为2.0m，池长和池宽分别为L、B，做成方型池子，则有：
L=B==0.65m
则水深为h==1.972m
取过孔流速0.1m/s，则
孔的面积A=Q/V=8.33/0.13600=0.023m2
孔的高度为0.6m，孔宽0.6m
局部水头损失h= =3=0.0015m 取0.002m
实际水深分别为1.972 m
所以，实际有效容积为0.650.651.972=0.833m3
实际反应时间为t=0.83360/8.33=6min
反应池搅拌机选用JBL型螺旋桨式搅拌机，JBL型螺旋桨式搅拌机型号特性见表3-3。
表3-3 JBL型螺旋桨式搅拌机型号特性表
型号
直径(mm)
转速(r/min)
功率（KW）
桨叶数
JBL800-2000
800-2000
4-134
4.5-22
3

（2）接触区
取接触室的宽度为2m，水深h=2m，上升流速V c取10mm/s
则 t==3.33min 取t=4min＞2min 合理。
底面积A==0.23m2 取0.24m2，
则长为0.12m。
（3）分离室
水平流速取3mm/s，停留时间t=20min
取宽B=2.0m
则有效容积：W===2.78m3
有效水深取2.0m，则分离室长L=2.78/4=0.7m
分离室集水管采用穿孔管，每个池子用2根，则每根管集水量
q==7.4m3 /h
选用直径100mm的管子
则管中流速v==0.26m/s
取集水孔口流速=1.0 m/s
每根集水管的孔口总面积
A===0.0034m2
设孔口直径为20mm
则每孔面积 A0=0.012 =0.000314m2
孔口数n==12个
每个集水管上的开孔数为6个，分离室长为0.7m，穿孔管有效长度为0.12m，每个集水管上有6个孔，分别在管的两端交错布置，单边相邻两孔间距为0.08m。
（4） 投药量的计算
每小时投药量：
G=MQ103=100mg/L8.33 m3 /h103=0.833kg/h
溶药池：
浓度为10%，每小时投加药量G1=G/c=0.833/0.1=8.33kg/h
按每天配一次，则溶药池容积W1=24kG1103=1.18.3324103=0.22m3
有效水深取0.6m，做成正方形池子
长（宽）==0.6m
水深h==0.6m
尺寸大小0.60.6m
溶液池：
按5%比例计算
每小时投加溶液量G2=G/c=0.833/0.05=16.66kg/h
按每班配一次，两池交替使用
则容积W2=8kG2×103=1.116.668103=0.15 m3
有效水深取0.6m 做成正方形的池子
超高0.3m，长（宽）==0.5m
则尺寸为0.50.5m
聚合铝年耗量=0.83324365=7.3t/a
加药池及溶液池的搅拌机选用：
溶药池搅拌机选用ZJ-470型号折桨式搅拌机，溶液池搅拌机选用ZJ-700型号折桨式搅拌机 。
（5）溶气罐的计算
每间气浮池配置一个溶气罐：
废水在容器罐内停留时间取5min
容器罐进水量q=tQ=0.0838.33=0.69m3/h
容器罐容积为W=qt/60=0.695/60=0.058 m3
容器罐直径：
设容器罐的高H=1.0m
D ===0.27m，取0.3m
H/D=3.7 在2~4范围内，合适。
溶气量：
取废水温度为20℃ 查表得736KT=17.88
溶气罐的工作压力取0.5MPa (表压)，即相当于5个大气压
溶气量C=736KT p=17.885=89.4ml空气/L水
容器罐所需空气量：
Q1===0.1028 m3/h=0.0017 m3/min
取0.002 m3/min
供气量：Q2=1.5Q1=1.50.002=0.003 m3/min
空压机压力：P= p阻+p=0.1+0.5=0.6Mpa

3.3两相厌氧工艺(半地埋式)
3.3.1设计说明
经物理处理后的废水，流入两相厌氧反应器中，进行厌氧反应处理。废水中有机污染物结构比较复杂，不宜生物降解。两相厌氧工艺的产酸反应器采用厌氧反应器，其污泥的回流可使产酸反应中保持较高浓度的产酸污泥，以加快悬浮物质或难降解物质的水解酸化，为后续的产甲烷反应创造有利条件。而工程采用的高负荷厌氧反应器(UASB)，在池底布水系统与三相分离器之间留出一定空间，以便悬浮状态的絮状污泥和颗粒污泥在其中生长、积累，具有良好的污泥滞留效果。在厌氧微生物作用下，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物、甲烷和CO2等。两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的协同作用，不但使废水的可生化性大大提高，而且去除了大部分有机物质，极大降低了废水的浓度。

3.3.2.1设计参数
产酸反应器与产甲烷反应器容积比为1:4
容积负荷Nv为6kgCOD/(m3·d)
产酸反应器水力停留时间HRT=2.5h,有效水深h1=3.0m
产甲烷反应器水力停留时间HRT=10h，有效水深h2=5.0m
3.3.2.2计算
两相厌氧反应器的有效容积：
V=QmaxS0/Nv=298×2800÷6000=140.0m3
（1）产酸反应器水力停留时间HRT=2.5h；则产酸反应器的有效容积：
V1=Qmaxt1=12.42×2.5=31.0 m3
有效水深h1=3.0m,超高0.5m，则池面积：
A=V1/H1=31÷3.0=10.0m2
取池长为4.0m，则池宽B=2.5m，取整3m
即厌氧反应器的实际尺寸为：L·B·H=4.0m×3.0m×(3.0+0.5)m
（2）两相厌氧工艺流程中，产酸反应器和产甲烷反应器之间的沉淀池选用初沉池，沉淀池表面水力负荷q取1.5m3/(m2·h),沉淀时间t取2.0h，则沉淀区有效水深为：
h=qt=1.5×2.0=3.0m
沉淀区有效容积为：
V=Qmaxt=12.42×2=24.0m3
有效水深为3.0m，超高为0.5m，则有效沉淀池面积：
A=V/h=24÷3.0=8 m2
0m2
取池长为4.0m，则池宽为2.0m，
即初沉池的实际尺寸为：L·B·H=4.0m×2.0m×(3.0+0.5)m
（3）产甲烷反应器选用UASB反应器，UASB反应器配水方式、进水系统、排泥系统、三相分离器、出水系统等设计如下：
两相厌氧反应器的容积负荷Nv采用6.0kgCOD/(m3·d),则反应器容积为：
V=QmaxS0/Nv=298×2800÷6000=140.0m3
采用1座UASB反应器，则每个反应器的容积为：
V1=139-31-24=85m3
UASB反应器的有效高度取为5.0m，则反应器面积为：
A1=V1/h=85÷5.0=17m2
反应区的平面形状采用矩形，设池长为池宽的2倍，设池长L为池宽B的2倍，则可知B＝3.0m，L＝6.0m。
实际池面积： S实＝3.0×6.0＝18m2
一般应用时反应器装液量为70%～90%，本工程中设计反应器高H＝5.0m，其中超高0.5m，反应器的总容积V＝S实H＝6.0×3.0×（5.0+0.5）＝99. 0 m3，反应器总容积为99.0m3，则体积有效系数为85/99＝85.9 %，符合有机负荷要求。故最终的UASB反应器实际尺寸为： L·B·H=6.0m×3×5.5m
tHRTV有效/Q=85/8.3310h
VrQ/A1=8.33/17.00.49m3/(m2·h)
对于颗粒污泥，水力负荷Vr＝0.1～0.9m3/(m2·h)，符合要求。
（1）布水点的设置
由于设计容积负荷＞4.0kgCOD/(m3·d)，因此每个点的布水面积取3m2为好，每池布水点数：
nS实/S0=18/3=6，取n＝6个
（2）验证
空塔水流速度：
ukQ/S＝8.33/17＝0.49m/h＜1.0m/h，符合要求。
空塔气流速度：
ug
式中： Q—设计处理量，m3/h
Co—进水COD浓度，kg/m3
η—COD去除率，取80%
S—横截面积，m2
r—沼气产率，取0.35m3/kgCOD
ug(8.33×2800×10-3×80%×0.35)/17＝0.40m/h＜1.0m/h，符合要求。
整个两相厌氧工艺，在设计中利用水力自流作用，是废水进出反应器时，无需外加外力作用。
3.4三相分离器的设计
三相分离器设计计算草图见下图:

图5 三相分离器设计计算草图

3.4.1设计说明
三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。
三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。
3.4.2沉淀区的设计
三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。
由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：
1）沉淀区水力表面负荷<1.0m/h
2）沉淀器斜壁角度设为55°,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。
3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h
4）总沉淀水深应大于1.5m
5）水力停留时间介于1.5～2h
如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果
沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ＝55°
沿长边每池布置3个集气罩，构成3个分离单元，则每池设置3个三相分离器。
三相分离器长度B＝3.0m，每个单元宽度b＝L/3＝6.0/2＝2.0m
沉淀区的沉淀面积即为反应器水平面积，即17m2
沉淀区的表面负荷率：Q/S＝8.33/17＝0.49 m3/（m2·h）＜1.0～2.0 m3/（m2·h）
符合设计要求。
(3)回流缝设计
取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=0.86m
如图2.4所示：b1=h3/tgθ
式中：
b1----------下三角集气罩底水平宽度，m;
θ----------下三角集气罩斜面的水平夹角；
h3----------下三角集气罩的垂直高度，m;
b1= h3/ tg55°
=0.60m
b2=2.0-2×0.60=0.80m
下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下 式计算：
V1=Q1/S1 S1＝nb2L
式中：
Q1----------反应器中废水流量，m3/h；
S1----------下三角形集气罩回流逢面积，m2；
L—反应器宽度，即三相分离器的长度B，m

V1= 8.33/3×0.80×3
=1.16m/h
V1<2m/h,符合设计要求
上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：
V2=Q1/S2，
式中：
Q1----------反应器中废水流量，m3/h；
S2 ----------上三角形集气罩回流逢之间面积，m2；
取回流逢宽CE=0.3m,上集气罩下底宽CF=1.2m
则 EH=CE×sin55°=0.25 m
EQ=2DH+CF
=2×0.25 +1.2
=1.7m
= 2nb3L =2×3×0.3×3=5.4m2
则 V2= Q1/S2
=8.33/5.4
=1.54/h<V1<2m/h
故符合设计要求
确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知：
CH=CEsin35°=0.3×sin350＝0.17m
AD=DEtg55°=(EQ-b2)×tg55°
= (1.7-0.80)×tg55° =0.64m
故 h4=CH+AD=0.17+0.64=0.81 m
h5=0.6m
由上述尺寸可计算出：
BC=CE/sin35°=0.3/sin35°=0.52m
DE=(EQ-b2)=(1.7-0.8)=0.45m
AE=DE/cos55°=0.45/cos55°=0.78m
BE=EH/cos50°=0.25/cos55°=0.46m
AB=AE-BE=0.78-0.46=0.32m
(4)气液分离设计
d=0.01cm(气泡)，T=20°С
ρ1=1.03g/cm3, ρg=1.2×10-3g/cm3
V=0.0101cm2/s, ρ=0.95
μ= Vρ1=0.0101×1.03
=0.0104g/cm·s
一般废水的μ>净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s
由斯托克斯工式可得气体上升速度为：
μ＝νρ1
Vb = vb＝×（ρ1－ρ2）×d2,
=[0.95×9.81×（1.03-1.2×10-3）×0.012]/（18×0.02）
=0.266cm/s
=9.58m/h
Va=V2=1.54m/h
则： ==6.2, ==1.63
> ,故满足设计要求。

UASB总高H=5.5m，其中超高0.5m，沉淀区高1.0m，污泥床高2.0m，悬浮区高2.0m。
3.4.3产泥量的计算
UASB反应器中污泥总量计算
一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为10VSSg/L，则UASB反应器中污泥总量为：
G＝VCSS＝200×10＝2000kg/d＝2.0t/d
产泥量计算厌氧生物处理污泥产率取R＝0.15kgVSS/kgCOD，流量Q=8.33m3/h，进水COD浓度C0＝548.8mg/L＝0.6kg/m3，COD去除率E=80%
UASB反应器总产泥：
△ XVSS＝RQC0E＝0.15×200×0.6×0.8＝14.4kgVSS/d
据VSS/SS＝0.8,SS =14.4/0.8=18 kgSS/d=90 m3/d
污泥含水率为98%，当含水率＞95%时，取ρs＝1000kg/m3，则污泥含产量：
WS＝18/[1000×（1－98%）]＝0.9m3/d
污泥泥龄： θc＝G/△X＝2000/0.9/1000＝2.3d
3.4.4出水系统的设计计算
出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响，且其形式与三相分离器及沉淀设计有关。
出水槽设计
对于每个反应池，由3个单元三相分离器，出水槽共有3条，
采用锯齿形出水槽,槽宽0.2m,槽高0.2m
单个反应器流量：qi＝Q/3600＝8.33/3600＝0.0023m3/s
设出口槽附近水流速度为0.2m/s，则槽口附近水深为
qi/ua＝0.0023/(0.2×0.2)＝0.06m
取槽口附近槽深为0.20m，出水槽坡度为0.01，出水槽尺寸为2.0m×0.2m×0.2m，出水槽数量为3座
溢流堰设计
出水槽溢流堰共有6条，每条长2.3m；设计90°三角堰，堰高h=20mm
堰口宽B=100mm，则堰口水面宽b=40mm
每个UASB反应器处理水量2.3L/s，查知溢流负荷为1～2L/（m·s），设计溢流负荷f＝1.0L/（m·s），则堰上水面总长为：L＝qi/f＝2.3m
三角堰数量：n＝L/bˊ＝2.3/40×10-3＝58个，取58个
堰上水头校核
每个堰出流率：q＝qi/n＝5.0×10-5m3/s
按90°三角堰计算公式q＝1.43h2.5，则堰上水头：
h＝（q/1.43）0.4＝0.016m
3.4.5UASB排水管设计计算
Q＝2.3L/s，选用D＝150mm钢管排水，充满度（设计值）为0.6
管内水流速度：v＝4×0.0023/(π×0.152×0.6)＝0.22m/s
3.4.6 UASB的其它设计考虑
3.4.6.1取样管设计
在池壁高度方向上设置若干个取样管，用以采取反应器内的污泥样，以随时掌握污泥在高度方向上的浓度分布情况。在距反应器底1.1～1.2m位置，沿池壁高度上设置取样管4根，沿反应器高度方向上各管相距0.8m，水平方向上各管相距2.0m。取样管选用DN100钢管，取样口设于距地面1.1m处，配球阀取样。
3.4.6.2检修
人孔
为便于检修，在UASB反应器距地坪1.0m处设Φ600mm人孔一个。
通风
为防止部分容重过大的沼气在反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）。
3.4.6.3防腐措施
厌氧反应器腐蚀比较严重的地方是反应器上部，此处无论是钢材或水泥都会被损坏，因此，UASB反应器重点进行顶部的防腐处理。在水平面以下，溶解的CO2会发生腐蚀，水泥中的CaO会因为碳酸的存在而溶解。沉降斜面也会腐蚀，为了延长反应器的使用寿命，反应器的防腐措施是必不可少的。本次设计中，反应器上部2m以上池壁用玻璃钢防腐，三相分离器所有裸露的碳钢部位用玻璃钢防腐。
3.4.6.4给排水
在UASB反应器布置区设置一根D32供水管补水、冲洗及排空时使用。
3.4.6.5通行
在反应器上设置钢架、钢板行走平台，并连接上台楼梯。
3.5氧化沟(半地埋式)
3.5.1设计说明
中药生产废水的特点是有机污染物浓度高，且制药类工业行业排放标准要求废水处理效率高。氧化沟作为一种完全混合且不需要初沉池的延时曝气活性污泥法工艺，是一种出水水质好、运行可靠、基建投资费用和运行费用低的污水处理方法。氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方为好养段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥泥龄长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。废水中因含有一种叫皂甙的成分,因而在曝气池常出现大量泡沫，加入适量低浓度的H2O2。低浓度的H2O2也是一种较常用的泡沫消除剂，在活性污泥中投加当投加低浓度H2O2时,其浓度不足以杀死菌胶团表面伸出的丝状菌，只能氧化部分生物残渣和消除代谢过程产生的毒素，净化菌胶团细菌生长的环境，促进了菌胶团细菌优势生长, 使菌胶团菌和丝状菌的生长达到了新的平衡，从而达到控制生物泡沫的目的，而出水水质并未恶化。H2O2应投加于回流污泥中，投加浓度为20～25mg H2O2/(kg•MLSS)[11]。
3.5.2氧化沟的设计计算
3.5.2.1计算参数
本设计采用卡罗塞(Carrousel)氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟设计为一座，按最大日平均流量设计，则氧化沟设计流量为：
Q′=Qmax=298m3/d=3.4L/s
总污泥龄：20d
氧化沟中挥发性固体浓度X=4000VSSmg/L 二沉池底挥发性固体浓度Xr=11000 VSSmg/L
产率系数y=0.45
微生物自身衰减系数Kd=0.1d-1
反应速率常数K=0.1L/(mg/d)
3.5.2.2设计计算
本设计日处理水量设计为200m3，共设计一组氧化沟，氧化沟最大日处理水量为298m3，进水BOD5浓度70.56mg/L，出水BOD5浓度要求小于18mg/L，
（1）氧化沟所需容积V（WV＝0）
V＝yQ（L0－Le）/xkd
式中： V—氧化沟所需容积，m3
y—产率系数，微生物降解1kgBOD所合成的MLVSS（kg）数
Q—污水设计流量（一般按最大日平均流量计算），m3/d
L0—进水BOD浓度，mg/L
Le—BOD排放限值，mg/L
x—曝气池内混合液悬浮固体浓度（MLSS），mg/L
kd—微生物自身衰减系数，d-1
V=0.45×298×(70.56-2.8)/(4000×0.1)
=22.7m3
（2）剩余污泥量Wx（kg/d）
Wx=yQLr/(1+bt)
式中： Q-设计污水流量，m3/d
Lr-去除的BOD5浓度，mg/L，Lr=Lo-Le
ts-污泥龄，d
y-污泥产率系数，kg/MLSS/kgBOD5
b-污泥自身氧化率，d-1,一般取0.1
Wx=0.45×298×(70.56-2.8)×10-3/（1+0.1×20）
=3.03kg/d=15.15 m3/d
如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则氧化沟产泥量为：
3.03/10=0.3m3/d
（3）曝气时间t
t=V/Q=22.7÷298=0.078d=1.8h
（4）污泥回流比R
R＝X/（Xr-X）＝4000/（11000-4000）＝0.6
式中： R—污泥回流比
X—曝气池内混合液悬浮固体浓度（MLSS），mg/L
Xr—二沉池底挥发固体浓度，mg/L
（5）需氧量G
①降解BOD5的需氧量：Q(Lo-Lr)/0.68
②硝化需氧量：4.57(No-Ne)Q
③排放剩余污泥所减少的BOD5量，因此部分BOD5并为耗氧，在需氧量计算中应予以扣除：-1.42·Wx·(VSS/SS)
④排放剩余污泥所减少的NH3-N,此部分NH3-N不耗氧，也应予以扣除：-0.56·Wx·(VSS/SS)，所以，总的需氧量G为：
G=Q[(Lo-Lr)/0.68+4.57(No-Ne)] -1.42·Wx·(VSS/SS) -0.56·Wx·(VSS/SS)
=298×[(70.56-2.8)/0.68+